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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Contador de frecuencia hasta 1250 MHz. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Este dispositivo no solo tiene un gran límite superior de frecuencia medida, sino también una serie de funciones adicionales. Mide la desviación de frecuencia del valor inicial, la duración de los pulsos y las pausas entre ellos y cuenta el número de pulsos. También se puede utilizar como divisor de frecuencia para la señal de entrada con un coeficiente de división que se puede configurar dentro de un amplio rango. El frecuencímetro propuesto contiene seis microcircuitos: un comparador de voltaje AD8611ARZ [1], un sintetizador de frecuencia LMX2316TM [2], un disparador D 74HC74D [3], un selector-multiplexor 74HC151D [4], un microcontrolador PIC16F873A-1/SP [ 5] y un regulador de voltaje integrado TL7805. Muestra los resultados de la medición en la pantalla LCD simbólica WH1602B [6]. Principales características técnicas
Cuando el dispositivo está apagado, el microcontrolador recuerda los modos de funcionamiento establecidos en su EEPROM y los restaura cuando se enciende. El diagrama del frecuencímetro se muestra en la Fig. 1. El generador de reloj del microcontrolador DD3 está estabilizado por un resonador de cuarzo ZQ1. El condensador recortador C13 le permite configurar la frecuencia del reloj exactamente a 4 MHz. El regulador de voltaje de +5 V está ensamblado en el chip DA2. La resistencia recortadora R23 ajusta el brillo de la luz de fondo de la pantalla LCD HG1. El contraste óptimo de la imagen se establece mediante la resistencia de recorte R21.
Los botones SB1-SB3 controlan el dispositivo. El botón SB1 se utiliza para seleccionar el parámetro medido. Usando el botón SB2, seleccione el conector al que se suministra la señal medida. Dependiendo de la frecuencia y la forma de la señal de entrada, esta puede ser XW1 (pulsos de nivel lógico con una frecuencia de 0,1 Hz...80 MHz), XW2 (señales analógicas de forma de onda arbitraria con una frecuencia de 1 Hz...80 MHz) o XW3 (señales con una frecuencia de 20... 1250 MHz). El botón SB3 inicia y detiene la medición en los modos de medición de deriva de frecuencia y contador de pulsos. Una pulsación larga (más de 1 s) de este botón cambia del modo de medición de frecuencia al modo de división de frecuencia y envía el resultado al conector XW1. Cuando no se presionan los botones, las resistencias R12-R14 mantienen niveles altos en las entradas del microcontrolador a las que están conectadas. Las resistencias R4 y R6 crean una compensación constante de aproximadamente 100 mV en la entrada no inversora del comparador DA1. Las resistencias R5 y R7 son un circuito de retroalimentación positiva necesario para obtener histéresis en la característica de conmutación del comparador. Los diodos VD1 y VD2 junto con la resistencia R2 forman un limitador de voltaje de entrada bidireccional en la entrada inversora del comparador. El chip DD1, cuyo objetivo principal es trabajar en sintetizadores de frecuencia en el rango de 1,2 GHz, contiene dos divisores de frecuencia con un coeficiente de división variable, que se utilizan en el dispositivo descrito para dividir la frecuencia de las señales de entrada suministradas a los conectores XW2 y XW3. por un número específico de veces. El microcontrolador establece los coeficientes de división y el modo de funcionamiento de este microcircuito enviando comandos a través de su interfaz en serie (entradas de reloj, datos, LE). Dependiendo del modo configurado, la salida Fo/LD recibe el resultado de uno de estos divisores. La resistencia R19 y el condensador C19 forman un filtro de potencia para el microcircuito DD1, y los diodos VD3 y VD4 protegen contra sobrecargas la entrada de uno de sus divisores de frecuencia, conectado directamente al conector XW3. En el disparador DD4.1, se ensambla un solo vibrador que genera pulsos con una duración de 0,5 μs a partir de las señales de salida de los divisores de frecuencia. Su circuito de sincronización es la resistencia R17 y el condensador C10. El generador de impulsos suministrado al conector XW1 se ensambla en el transistor VT1 con una carga de colector: la resistencia R8. Funciona cuando la salida RC5 del microcontrolador está configurada en un nivel lógico alto. De lo contrario, el controlador se apaga y no afecta las señales externas suministradas al conector XW1. Por lo tanto, el conector XW1 puede ser tanto una entrada al medir la frecuencia y la duración de señales lógicas, como al contar pulsos, y una salida en los modos de división de frecuencia. La resistencia R11 sirve para proteger la entrada 0 del selector-multiplexor DD2 de señales de alta amplitud aplicadas accidentalmente al conector XW1. El selector-multiplexor, de acuerdo con los comandos del microcontrolador, suministra a sus entradas destinadas a medir la frecuencia y duración de los pulsos, ya sea pulsos de nivel TTL desde el conector XW1, o señales recibidas en el conector XW2 y convertidas en dichos pulsos por el comparador DA1. o señales recibidas en el conector XW3 y pasadas a través del divisor de frecuencia del chip DD1. El microcontrolador realiza las operaciones básicas de medir la frecuencia, la duración y contar pulsos. También muestra los resultados de las mediciones en la pantalla LCD del HG1 y controla el funcionamiento de todo el dispositivo. El programa del microcontrolador está escrito en lenguaje ensamblador MASM, que forma parte del entorno de desarrollo de programas MPLAB IDEv7.5. En los modos de medición de frecuencia, el microcontrolador cuenta los pulsos recibidos en la entrada T0CKI durante un intervalo de medición seleccionado por el usuario (0,01, 0,1, 1 o 10 s). Al medir la frecuencia de una señal suministrada al conector XW3, su frecuencia se divide primero por 1000 por uno de los divisores del chip DD1. Al medir la duración de los pulsos de alto nivel lógico, el microcontrolador, basándose en el flanco ascendente del pulso medido en la entrada INT, comienza a contar pulsos con una frecuencia de 1 MHz, obtenida dividiendo su frecuencia de reloj. Este conteo se detiene en el flanco descendente del pulso medido. En el caso de medir la duración de un pulso de bajo nivel, el conteo comienza a lo largo de su flanco descendente y termina a lo largo de su flanco ascendente. Una vez que se habilita el modo de medición de deriva de frecuencia, el microcontrolador realiza una primera medición de la frecuencia de la señal de entrada y luego repite periódicamente estas mediciones. El programa resta el resultado de la primera medición de cada medición posterior y muestra la diferencia actual en el indicador. Después de detener este modo, la pantalla LCD muestra las desviaciones de frecuencia máximas registradas hacia arriba y hacia abajo con respecto a la inicial registrada durante la medición. Para medir la tasa de repetición de pulsos lógicos con niveles TTL, use el botón SB2 para seleccionar el conector de entrada XW1. El microcontrolador genera el código 0 en las salidas RC2-RC000, colocando así el selector DD2 en un estado en el que la señal del conector XW1 se envía a la entrada TOSK1 del microcontrolador para medir la frecuencia y a su entrada INT para medir la duración del pulso. El programa muestra los resultados de la medición en la pantalla LCD del HG1 (Fig. 2) y las duraciones de los pulsos de nivel alto (H) y bajo (L) se alternan en la pantalla. El código en el lado derecho de la línea superior significa el tiempo de conteo especificado: "10" - 10 s, "1" - 1 s, ".1" - 0,1 s y ".01" - 0,01 s. El símbolo del conector de entrada seleccionado se muestra en el lado derecho de la línea inferior: TTL - XW1, VHF - XW2, UHF - XW3.
Al medir la frecuencia de señales analógicas (hasta 80 MHz), use el botón SB2 para seleccionar la entrada XW2. En las salidas RC0-RC2, el microcontrolador genera el código 001, moviendo el multiplexor DD2 a una posición en la que la señal del conector XW2, convertida en pulsos rectangulares por el comparador DA1, se suministra a la entrada TOCKI del microcontrolador. El programa mide la frecuencia de la señal y muestra el resultado en la pantalla LCD (Fig. 3).
Para medir señales de RF con frecuencias de hasta 1250 MHz, use el botón SB2 para seleccionar el conector de entrada XW3. La señal procedente de él va a la entrada f.IN Divisor de frecuencia presente en el chip DD1. El microcontrolador establece el coeficiente de división en 1000. La señal de la salida del divisor de frecuencia, convertida en pulsos con una duración de aproximadamente 0,5 μs mediante un disparo en el disparador DD4.1, se suministra a través del multiplexor DD2 a la entrada TOCKI del microcontrolador. El multiplexor se ajusta al estado requerido para ello mediante el código 010 en las salidas RC0-RC2 del microcontrolador. El programa del microcontrolador mide la frecuencia y, teniendo en cuenta el coeficiente de división, muestra el resultado en la pantalla LCD (Fig. 4).
Los pulsos a contar se suministran al conector de entrada XW1 o XW2. Utilice el botón SB2 para seleccionar una de estas entradas y el botón SB1 para seleccionar el modo CONTADOR (Fig. 5). El conteo se inicia presionando el botón SB3, lo que va acompañado de la sustitución de la marca OFF en la pantalla por la marca ON. Para detener el conteo se presiona nuevamente el botón SB3 y la etiqueta ON se reemplaza por la etiqueta OFF. El programa muestra en la pantalla LCD el número de pulsos acumulados durante el tiempo desde el inicio hasta el final.
Para medir la deriva de frecuencia, la señal (dependiendo de su forma y frecuencia) se alimenta a uno de los conectores de entrada XW1-XW3, este conector se selecciona con el botón SB2 y la función “+/-FREQUENCV” (su nombre es acompañado de la etiqueta OFF) se selecciona con el botón SB1. Comience presionando el botón SB3, mientras la etiqueta OFF se reemplaza por la etiqueta ON. El dispositivo mide la deriva de frecuencia y muestra su valor actual en la pantalla LCD (Fig. 6). Después de presionar nuevamente el botón SB3, deteniendo la medición, los valores máximos registrados durante la medición aparecen en la pantalla LCD con un movimiento de frecuencia hacia arriba y hacia abajo desde el original (Fig. 7).
Para dividir la frecuencia de una señal analógica con una frecuencia de hasta 80 MHz, use el botón SB2 para seleccionar el conector de entrada XW2 y aplicarle una señal, cuya frecuencia se va a dividir. Desde la salida del comparador DA1 pasa a la entrada OSCIN del divisor de frecuencia R_Counter del chip DD1. El microcontrolador establece el coeficiente de división requerido de este divisor a través de la interfaz en serie y conecta su salida a la salida Fo/LD del microcircuito. Al presionar el botón SB1, se reduce el coeficiente de división y al presionar el botón SB2, se aumenta. Cuanto más se presiona el botón, más rápido cambia el coeficiente. El microcontrolador establece la salida RC5 en nivel alto, cambiando el conector XW1 al modo de salida. En sus salidas RC0-RC2, el microcontrolador genera el código 000, por lo que la señal de salida al conector también va a la entrada T0SCI del microcontrolador para medición de frecuencia. La duración del pulso no se mide en este modo.
En la Fig. La Figura 8 muestra el resultado de dividir la frecuencia de la señal de 19,706 MHz suministrada al conector XW2 por 100. En este caso, en la salida XW1 siguen pulsos de alto nivel lógico con una duración de 197,06 μs con una frecuencia de 0,5 kHz. Las señales con frecuencias de 50 a 1200 MHz se envían al conector XW3 para su división. Se procesan de manera similar, la única diferencia es que la operación involucra un divisor de frecuencia N-Counter de mayor frecuencia del chip DD1. En la Fig. La Figura 9 muestra el resultado de dividir la frecuencia de 200,26 MHz por 2000. La frecuencia de salida es 100,13 kHz.
El frecuencímetro está montado por ambos lados sobre una placa de circuito impreso de lámina de fibra de vidrio de 1 mm de espesor. Su dibujo se muestra en la Fig. 10, y la ubicación de los elementos está en la Fig. 11. Las resistencias fijas y la mayoría de los condensadores son de tamaño 0805 para montaje en superficie. Resistencias recortadoras R21 y R23 - SH-655MCL, condensador recortador C13 - TZC3P300A110R00. Los condensadores de óxido C4 y C6 son de aluminio con conductores.
Conectores XW1-XW3 - 24_BNC-50-2-20/133_N [7]. Se conectan a la placa mediante trozos de cable coaxial con una impedancia característica de 50 Ohmios y de unos 100 mm de longitud. Botones SB1-SB3 - TS-A3PG-130. El indicador HG1 se monta encima del tablero sobre soportes de 10 mm de altura con tornillos M3. El dispositivo está montado en una carcasa de plástico Z-28 [8]. En su panel frontal se cortó un orificio rectangular de 70x25 mm para la pantalla LCD y se perforaron tres orificios de 3 mm de diámetro para los botones. Los propios botones se instalan sobre un tablero de fibra de vidrio de 100x12x1,5 mm, fijado al panel frontal en el reverso con tornillos M3. Hay una toma de corriente en el lado izquierdo de la caja y un interruptor de encendido en el derecho. Los conectores de bayoneta de entrada están ubicados en la pared trasera de la caja. La configuración de un contador de frecuencia es la siguiente: - configurar la resistencia de sintonización R21 al contraste óptimo de la imagen en la pantalla LCD; - configure el brillo requerido de la luz de fondo de la pantalla LCD con la resistencia de corte R23; - utilice el condensador de sintonización C13 para ajustar la frecuencia del reloj del microcontrolador exactamente a 4 MHz. Para ello, conecte un frecuencímetro digital (Ch1-3 o cualquier otro) al conector XW63, encienda el dispositivo que está ajustando con el botón SB3 presionado (en este caso, en la pantalla LCD debe aparecer la inscripción “TEST”) y, girando el rotor del condensador de sintonización C13, se obtienen lecturas del frecuencímetro externo, el máximo cercano a 100000 Hz. No olvide que el error al configurar esta frecuencia afecta directamente al error del dispositivo que se está ajustando. Se puede descargar un dibujo de una placa de circuito impreso en formato Sprint Layout 5.0 y un programa de microcontrolador desde ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/02/f_metr.zip. Literatura
Autor: V. Turchaninov
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